专利名称：便携式硝酸盐快速检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对蔬菜、水果及其制品中硝酸盐含量进行快速测定的便携式仪器。
背景技术：
食品中的硝酸盐对人体�：艽�。近年来，由于农业上氮肥的大量使用，致使土壤中的硝态氮含量普遍偏高，在土壤硝化细菌的作用下，土壤中各形态的氮素被转化为NO3-，为粮食作物、蔬菜所吸收，并在植物体内累积；而过量的累积不仅给植物本身造成�：蚱分氏陆担彝ü澄锪次颂逅眨岣颂褰】荡辞痹谖：Γ籒O3-在人肠胃中经硝酸还原细菌的作用可转化成对人体有毒的NO2-，使正常的血红蛋白氧化成高铁血红蛋白而丧失携带氧气的能力，导致人机体内缺氧，引起人体血液缺氧中毒反应，引发高铁血红蛋白症；亚硝酸盐与二级胺结合还可能形成强致癌物亚硝胺，诱发人体消化系统的癌变。世界卫生组织(WHO)和联合国粮农组织(FAO)1973年规定，硝酸盐的允许日摄入量ADI值为3.6mg/kg.d，我国大部分地区蔬菜硝酸盐的污染严重，而人体摄入的硝酸盐70～80％来自蔬菜，因此，控制蔬菜中亚硝胺的前体化合物硝酸盐的过多累积，是减少其对人体�：Φ囊桓鲋匾揪�。
由于大众日常食用的蔬菜、水果大多数是来自分散的农贸集市，其分散性大，无法通过建立规模完整的专业化实验室对众多的农贸集市的蔬菜进行集中、全面的监测。因此，研发一种快速、准确、便携、低成本的检测仪器对控制上市蔬菜中的硝酸盐含量有重要意义。
文献中有多种对蔬菜中的硝酸盐含量进行测定的方法报道，可以采用多种仪器，Novic M，Divjak B，Pihlar B.在J.Chromatogr.A，1998，827(1)83-89中提出了离子色谱法，姚�。焓缋�.在“流动注射-毛细管电泳直接紫外测定环境水中硝酸根和亚硝酸根”一文。(《分析化学》，2002，30(7)836-838)，提出了毛细管电泳法，何仲复.在“蔬菜瓜果鲜样中NO3--N及NO2--N测定方法的改进”。(《农业环境保护》，1995，14(1)46-48)提出了分光光度法等。但是这些测定系统需要大中型仪器设备支持和交流电源进行供电，无法实现仪器的小型化和便携化，检测操作烦琐，检测周期长更是这些大型仪器的缺点，这不利于待检蔬菜的及时上市。
根据目前的专利检索，国内尚未研制出便携、快速、低成本的针对蔬菜中残余硝酸盐进行快速测定的仪器。另外根据目前的调查，国内、国际市场上也没有检测硝酸盐浓度的便携速测仪出现，其主要原因是，在很多测定硝酸盐的方法中，必须将硝酸根离子先还原成亚硝酸根离子，然后测定亚硝酸根离子的含量，最后通过亚硝酸离子的含量来计算硝酸盐的含量。这样的检测过程不但操作上要求要有专业人员执行，而且测定的准确度低，测定的周期长。
发明内容
本实用新型目的在于提出了一种新的硝酸盐速测仪的电路设计和结构设计。
本实用新型是这样实现的发光二极管和光电池分别固定在固定支架上，比色皿固定槽位于光电池与发光二极管之间，光电池与发光二极管皆与线路板相连，电池盒内的电池亦与线路板相连，仪器面板上的液晶显示屏、开关按钮、调零按钮和测定按钮均和线路板相连，在线路板上，光电池回路与AD转换相连，AD转换与微控制器相连接。
解决其技术问题所采用的技术方案是根据对多种测定方法的比对，选择分光光度法作为本实用新型的测定原理。根据分光光度法，对单一组分的测定只需选择波长较为单一的光源。以波长较为单一，体积小巧的高亮度发光二极管(LED)为仪器光源，取代传统分光光度计中的氘灯、钨灯和光栅，可以极大缩小灯源体积。在光信号外理上，以体积小、稳定和灵敏的光电池取代传统的光电倍增管减小了仪器体积和电源消耗，提高了仪器的灵敏度。仪器由单片机控制，液晶显示屏液晶显示，电路采用印刷线路板，极大地缩小了整机体积(＜15×12×4cm)。
光路中以LED为光源，光电池为光接收管，电路主要由单片机和控制�？楣钩桑芎暮艿停梢圆捎玫绯匚┑绲缭矗瞧鞑灰览涤诮涣鞯缭唇泄ぷ鳎梢苑奖愦殖〗屑觳猓迪至艘瞧鞯谋阈�。
在单片机中，固化了标准样品的工作曲线，采用比对法可以方便地得出样品浓度。LED和光电池的电路中分别加入了稳流和稳压模块，仪器开机后可以迅速稳定，测量结果精确，检测限低，单个样品的测定周期仅需数秒。
与传统的检测硝酸盐的仪器相比，我们的仪器有如下优点A.仪器的结构设计和电路设计很简单，节省了大量的空间，仪器体积小巧，方便携带，可以带往市场、菜棚等现场进行检测。B.仪器的造价很低(＜200元)，不到传统仪器造价的百分之一，有普及的潜在优势。C.仪器测定的速度快，平均每10秒就可以测定一个样品，是以往仪器所不及的。D.仪器面板上的操作按钮只有三个，仪器的操作非常简单，非专业人员也可以熟练进行操作。E.仪器的检测限很低，可以对低浓度的硝酸盐进行检出。(可检出＜2ppm的硝酸盐)，它克服传统测定仪器的体积庞大，检测周期长，操作专业化要求高，无法进行现场测定的缺点，为了弥补没有商品化速测仪对硝酸盐含量进行直接测量的遗憾，配合新的硝酸盐溶液处理方案，使得硝酸盐测定仪器达到便携化、小型化、易于操作、测定周期短、和测量精度高的特点，更重要的是样品中的硝酸盐不经还原就可直接进行测量。该仪器能在现场检测中迅速对样品内硝酸盐含量是否超标做出准确判断。在样品的处理上，除参照国标GB/T15401-94的蔬菜前处理方案以外，还可以让样品溶液中的硝酸根与显色酚类反应，对硝酸根进行直接测定。
本实用新型改进了传统仪器中的不足，仪器结构简单，具有体积小巧，操作简单，仪器真正实现便携带方便，测量精准和可进行现场检测的特点。
下面将结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型正视剖图图2是本实用新型俯视图图3是本实用新型左视剖图图4是本实用新型的光路图图5是本实用新型的电路原理图图6是本实用新型的程序控制框图在图1～4中，1.光电池，2.测定按钮，3.机体，4.线路板，5.比色皿固定槽，6.固定支架，7.发光二极管，8.比色皿放入孔，9.液晶显示屏，10.仪器面板，11.开关按钮，12.调零按钮，13.电池盒，14.比色皿，15.驱动�？椋�16.电源�？椋�17.信号处理，18.AD转换，19.微控制器，20.显示�？椋�21.键盘。
在图1中，线路板4、比色皿固定槽5和固定支架6都固定于仪器机体3的底板上，比色皿固定槽5的凹孔的横截面与比色皿放入孔8的大小形状一致，比色皿放入以后，可以固定于比色皿固定槽5中。发光二极管7和光电池1正对并分别固定于固定支架6上。
在图2中，液晶显示屏9镶嵌于仪器面板10上，开关按钮11、调零按钮12和测定按钮2依次安装于面板上的三个圆孔中，在面板的左下方开一正方形的比色皿放入孔8，作为测定时比色皿的入口。
在图3中，电池盒13固定于仪器机体3的底板上。
在图4中，光线从发光二极管7发出，经过固定于比色皿固定槽5的比色皿14后，正射进入光电池1中。其中的比色皿14可以自由取出，该光路设计简单，光信号稳定。光信号经由光电池转化后，经信号处理和AD转化后，由微控制器对其进行分析。
在图5中，驱动模块15、信号处理17、AD转化18和微控制器19均固定于线路板4上，由电源�？�16供给整机电源，该�？檎攵圆煌氖褂迷ü妊�、整流后输出。发光二极管7由驱动�？�15供给稳定的电流，确保发光的稳定性。发光二极管7采用的是发光峰值为380～430nm的发光二极管，硝酸盐样品对这一波段的光吸收最大。光电池1是采用可接受光波长在30～1050nm之间的广谱接受管，发光二极管7与光电池1位于同一轴线上。当光电池1接受来自发光二极管7的光线以后，将其转化为电流，再经信号处理17后，成为稳定的电压输出，由AD转化18使之成为模拟信号，把模拟信号输入微控制器19进行计算分析，线路板4上的微控制器19内预先固化了硝酸盐的标准工作曲线，经过比对后，分析的结果由显示�？�20给出。仪器中各�？榫晌⒖刂破�19控制。通过键盘21的输入，可以和微控制器进行对话，控制测定和比对等操作。仪器的工作流程，参见图6程序控制框图。
在硝酸根的样品处理中，在酸性介质里，硝酸根与间苯二酚反应生成暗红色的化合物，该化合物在近紫外处有吸收，其吸收值与硝酸盐的含量成比例。
权利要求1.便携式硝酸盐快速检测仪，其特征是发光二极管(7)和光电池(1)分别固定在固定支架(6)上，比色皿固定槽(5)位于光电池(1)与发光二极管(7)之间，光电池(1)与发光二极管(7)皆与线路板(4)相连，电池盒(13)内的电 亦与线路板(4)相连，仪器面板(10)上的液晶显示屏(9)、开关按钮(11)、调零按钮(12)和测定按钮(2)均和线路板(4)相连，在线路板(4)上，光电池(1)回路与AD转换(18)相连，AD转换(18)与微控制器(19)相连接。
2.根据权利要求1所述的便携式硝酸盐快速检测仪，其特征是发光二极管(7)与光电池(1)位于同一轴线上。
3.根据权利要求1所述的便携式硝酸盐快速检测仪，其特征是发光二极管(7)采用的是发光峰值为380～430nm的发光二极管。
4.根据权利要求1所述的便携式硝酸盐快速检测仪，其特征是光电池(1)是采用可接受光波长在30～1050nm之间的广谱接受管。
5.根据权利要求1所述的便携式硝酸盐快速检测仪，其特征是线路板(4)上的微控制器内预先固化了硝酸盐的标准工作曲线。
专利摘要本实用新型公开了一种便携式硝酸盐快速检测仪，它涉及一种对蔬菜、水果及其制品中硝酸盐含量进行快速测定的便携式仪器。该实用新型的发光二极管和光电池分别固定在固定支架上，比色皿固定槽位于光电池与发光二极管之间，光电池与发光二极管皆与线路板相连，电池盒内的电池亦与线路板相连，仪器面板上的液晶显示屏、开关按钮、调零按钮和测定按钮均和线路板相连，在线路板上，光电池回路与AD转换相连，AD转换与微控制器相连接。该实用新型结构简单，具有体积小巧，操作简单，仪器真正实现携带方便，测量精准和可进行现场检测的特点。
文档编号G01N21/31GK2674437SQ200420019740
公开日2005年1月26日 申请日期2004年1月17日 优先权日2004年1月17日
发明者陈国南, 谢增鸿, 黄耀志, 王伟, 叶芳贵 申请人:福州大学
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